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[摘 要]高强度螺栓在钢结构中应用广泛 ，针对高强螺栓在堆取料机设计中螺栓的排数和列数的选择、螺栓的直径与母材厚度的关系、母材厚度与接头板材厚度的关系、螺栓有效长度的确定的办法做了简要分析
[关键词]屈服限σs 容许剪力 构件所承受轴向力 螺栓排数 列数 长度
中图分类号：P345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0158-01
高強螺栓连接是堆取料机设计中广泛使用的一种连接形式，在钢结构的设计中，由于结构的需要或运输及加工设备的限制，钢结构需进行解体，解体处采用高强螺栓连接或现场焊接。高强螺栓连接方式比现场焊接具有更好的综合经济性和合理性，其质量控制也比现场焊接更为方便。正确地使用好高强螺栓的预拉力是钢结构工程中的一个重要问题。
一、高强螺栓的设计形式
我国的设计规范（1）将高强螺栓连接按受力特性分为摩擦型连接 （极限状态下抗滑移设计）和承压型连接（允许实用阶段滑移设计）两种。目前在国内的设计图纸大都采用摩擦型连接设计，而采用承压型连接设计相对较少。
二、高强螺栓的两种计算方法
1.以结构件材料的屈服限σs作为高强螺栓组设计和计算的依据
高强螺栓组的布置设计（数量及直径）所能产生的强度只要与钢板母材的屈服极限σs相当就可以了。
这句话本身就是一个设计高强螺栓组的计算方程，以上图为例，设钢板的材料是Q235-B，（σs=235MPa）则钢板达到屈服极限时所能承受的力P屈=σs A=235δB。得出高强螺栓组的计算方程
x·Ta=P屈=σs A =235δB ①
一个高强度螺栓传递的容许剪力Ta等于
Ta=
式中 F——高强度螺栓预拉力
μ——平面间的摩擦系数
n——摩擦表面的数量
VT——滑移安全系数
x——螺栓的数量
这个Ta值是设计者用来计算高强螺栓（组）和确定高强螺栓的数量（排数和列数）的基础数值。
将式 Ta= 代入①式得：x=
2.以结构件所受轴向力P作为高强度螺栓组设计的依据
如果构件所承受轴向力P（轴向力P通过螺栓群中心使螺栓受剪）很准确，我们可以以力P为参考来设计高强螺栓组，此时螺栓的数量x≥
根据构件的重要性，螺栓应增加10～20%的数量。（起重机设计手册）
三、高强螺栓的布置
1.排数和列数的布置
短接头：当连接长度l≤15d0（d0为螺栓孔直径），称之为短接头，根据实验，短接头可以认为轴力（剪力）P由每个螺栓平均承受。
长接头：当连续长度l>15d0，称之为长接头，螺栓受力不均，将有折减系数。
举例说明，M24螺栓，d0=26。，则l=15d0=15×26=390mm。每两只螺栓的最小间距为3d0=3×26=78，取80，当选取螺栓为5排时：
l5=（5-1）×80=320<390mm，可以认为螺栓受力是均匀的。若螺栓组选用6排，则（6-1）×80=400>390mm。则靠近中心处的螺栓的受力将会打折扣，即小于每只螺栓的受力平均值，若计算时非用6排不可，则证明螺栓直径选小了或布置有问题。螺栓的受力则呈下图。
高强螺栓经常应用在截面呈工字型和箱型的构件上，一般情况下，构件上下翼缘板（或上下盖板）都比腹板厚一些，这是为了增大截面的惯性矩的原因。腹板与翼缘板的比值一般在～之间，且以为居多，对于这样的构件当用做梁的时候弯矩产生的最大应力值都出现在翼缘板上，如下图：
所以，一般情况下，上下翼缘板（或上下盖板）螺栓的排數都大于腹板螺栓的排数，比如说，二者的比值为4：3、5：3、4：2、3：2，尤以4：3最为常用。
2.母材厚度与高强螺栓联接板厚度的关系
设母材厚度为δ，联接板厚度为δ1 ，推荐选择如下
3.高强螺栓的计算长度
高强螺栓的计算长度不包括螺栓头的长度。而指的是两个垫圈的厚度加上螺母的厚度再加上最小外露长度。
螺栓的螺纹在螺母的外端的外露长度至少（已经包括倒角）为3倍的螺距（P），据此长度再选择标准公称长度的螺栓，（外露长度一般最小也可以取料螺纹直径d的0.3倍）见下图。
还要注意的是，螺栓的选择还要计算螺栓在螺母内螺纹的余留长度（即在孔d0里面）约为螺栓规格d的（0.3～0.5）倍。这与螺栓外露的长度差不多且稍长。设计者应按比例作图，以免出现错误，造成批量损失。
参考文献
[1] GB50017-2003，钢结构设计规范.
[2] GB3811-83，起重机设计规范.
[3] GB50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范.
[关键词]屈服限σs 容许剪力 构件所承受轴向力 螺栓排数 列数 长度
中图分类号：P345 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0158-01
高強螺栓连接是堆取料机设计中广泛使用的一种连接形式，在钢结构的设计中，由于结构的需要或运输及加工设备的限制，钢结构需进行解体，解体处采用高强螺栓连接或现场焊接。高强螺栓连接方式比现场焊接具有更好的综合经济性和合理性，其质量控制也比现场焊接更为方便。正确地使用好高强螺栓的预拉力是钢结构工程中的一个重要问题。
一、高强螺栓的设计形式
我国的设计规范（1）将高强螺栓连接按受力特性分为摩擦型连接 （极限状态下抗滑移设计）和承压型连接（允许实用阶段滑移设计）两种。目前在国内的设计图纸大都采用摩擦型连接设计，而采用承压型连接设计相对较少。
二、高强螺栓的两种计算方法
1.以结构件材料的屈服限σs作为高强螺栓组设计和计算的依据
高强螺栓组的布置设计（数量及直径）所能产生的强度只要与钢板母材的屈服极限σs相当就可以了。
这句话本身就是一个设计高强螺栓组的计算方程，以上图为例，设钢板的材料是Q235-B，（σs=235MPa）则钢板达到屈服极限时所能承受的力P屈=σs A=235δB。得出高强螺栓组的计算方程
x·Ta=P屈=σs A =235δB ①
一个高强度螺栓传递的容许剪力Ta等于
Ta=
式中 F——高强度螺栓预拉力
μ——平面间的摩擦系数
n——摩擦表面的数量
VT——滑移安全系数
x——螺栓的数量
这个Ta值是设计者用来计算高强螺栓（组）和确定高强螺栓的数量（排数和列数）的基础数值。
将式 Ta= 代入①式得：x=
2.以结构件所受轴向力P作为高强度螺栓组设计的依据
如果构件所承受轴向力P（轴向力P通过螺栓群中心使螺栓受剪）很准确，我们可以以力P为参考来设计高强螺栓组，此时螺栓的数量x≥
根据构件的重要性，螺栓应增加10～20%的数量。（起重机设计手册）
三、高强螺栓的布置
1.排数和列数的布置
短接头：当连接长度l≤15d0（d0为螺栓孔直径），称之为短接头，根据实验，短接头可以认为轴力（剪力）P由每个螺栓平均承受。
长接头：当连续长度l>15d0，称之为长接头，螺栓受力不均，将有折减系数。
举例说明，M24螺栓，d0=26。，则l=15d0=15×26=390mm。每两只螺栓的最小间距为3d0=3×26=78，取80，当选取螺栓为5排时：
l5=（5-1）×80=320<390mm，可以认为螺栓受力是均匀的。若螺栓组选用6排，则（6-1）×80=400>390mm。则靠近中心处的螺栓的受力将会打折扣，即小于每只螺栓的受力平均值，若计算时非用6排不可，则证明螺栓直径选小了或布置有问题。螺栓的受力则呈下图。
高强螺栓经常应用在截面呈工字型和箱型的构件上，一般情况下，构件上下翼缘板（或上下盖板）都比腹板厚一些，这是为了增大截面的惯性矩的原因。腹板与翼缘板的比值一般在～之间，且以为居多，对于这样的构件当用做梁的时候弯矩产生的最大应力值都出现在翼缘板上，如下图：
所以，一般情况下，上下翼缘板（或上下盖板）螺栓的排數都大于腹板螺栓的排数，比如说，二者的比值为4：3、5：3、4：2、3：2，尤以4：3最为常用。
2.母材厚度与高强螺栓联接板厚度的关系
设母材厚度为δ，联接板厚度为δ1 ，推荐选择如下
3.高强螺栓的计算长度
高强螺栓的计算长度不包括螺栓头的长度。而指的是两个垫圈的厚度加上螺母的厚度再加上最小外露长度。
螺栓的螺纹在螺母的外端的外露长度至少（已经包括倒角）为3倍的螺距（P），据此长度再选择标准公称长度的螺栓，（外露长度一般最小也可以取料螺纹直径d的0.3倍）见下图。
还要注意的是，螺栓的选择还要计算螺栓在螺母内螺纹的余留长度（即在孔d0里面）约为螺栓规格d的（0.3～0.5）倍。这与螺栓外露的长度差不多且稍长。设计者应按比例作图，以免出现错误，造成批量损失。
参考文献
[1] GB50017-2003，钢结构设计规范.
[2] GB3811-83，起重机设计规范.
[3] GB50205-2001，钢结构工程施工质量验收规范.